水文預(yù)報(bào)和水文計(jì)算中蒸發(fā)值計(jì)算分析

侯婷娟

【摘要】在進(jìn)行水文預(yù)報(bào)和水文計(jì)算過程中，首先就要對(duì)一次洪水土壤初始含水量進(jìn)行計(jì)算，或者對(duì)土壤前期的影響雨量進(jìn)行計(jì)算。要想實(shí)現(xiàn)這些參數(shù)確定的精準(zhǔn)性，主要就是確定洪水之前流域的蒸發(fā)量及降雨量。在進(jìn)行一次暴雨和相關(guān)徑流計(jì)算過程中，傳統(tǒng)都是將雨日和蒸發(fā)進(jìn)行忽略，但是在一次暴雨降雨的天數(shù)不斷增加的時(shí)候，雨日蒸發(fā)的累加值就會(huì)提高，所以其不能夠被忽略。因?yàn)榉N種因素，人們?cè)趯?duì)水文預(yù)報(bào)精度及計(jì)算精準(zhǔn)性不斷提高的過程中，在計(jì)算蒸發(fā)值中也提出了較高的要求。基于此，本文就對(duì)水文預(yù)報(bào)和水文計(jì)算蒸發(fā)值的計(jì)算方法進(jìn)行分析。

【關(guān)鍵詞】水文預(yù)報(bào)；水文計(jì)算；蒸發(fā)值

水文學(xué)是地球科學(xué)中的主要分支，其主要對(duì)地球中水資源的存在、循環(huán)、分布和運(yùn)動(dòng)等變化進(jìn)行全面的分析，并且使用此種規(guī)律為人們進(jìn)行服務(wù)。從水文服務(wù)及實(shí)際應(yīng)用問題方面分析，其和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展及人類的生存相關(guān)的水量、水的干凈率及是否能夠持續(xù)使用具有密切的練習(xí)。水資源是在社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中對(duì)人們制約的主要因素，但是大部分國家都面臨著水資源短缺和水資源調(diào)度、管理中缺少科學(xué)支持的問題。水文預(yù)報(bào)的精準(zhǔn)性具有重要的作用個(gè)，其和水文計(jì)算具有直接的聯(lián)系。所以對(duì)水資源中水文預(yù)報(bào)及水文計(jì)算中蒸發(fā)值計(jì)算進(jìn)行研究具有重要的作用和意義。

1、水文預(yù)報(bào)的重要性和方法

1.1水文預(yù)報(bào)的重要性

水文預(yù)報(bào)信息能夠?yàn)殚_展防汛工作打下良好的基礎(chǔ)，如果有效提高水文預(yù)報(bào)的水平，實(shí)現(xiàn)災(zāi)害預(yù)警的及時(shí)響應(yīng)，為災(zāi)區(qū)人們爭取更多的時(shí)間，降低災(zāi)害的損失。比如，2015年長沙一共有多個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)受災(zāi)，受災(zāi)人口達(dá)四萬人，農(nóng)作物受災(zāi)面積為四萬畝，水利設(shè)備的經(jīng)濟(jì)損失為七千萬，因?yàn)楹闈碁?zāi)害導(dǎo)致的直接經(jīng)濟(jì)損失為一千多萬。以此可以看出來，洪澇災(zāi)情造成的損失較大，那么就要加強(qiáng)水文預(yù)報(bào)的研究，充分發(fā)揮其預(yù)警作用，降低其災(zāi)害損失。

1.2水文預(yù)報(bào)的方法

其一，統(tǒng)計(jì)法。水文預(yù)報(bào)一般使用水文統(tǒng)計(jì)法，其中常用的為回歸分析模型法。其主要是利用一元線性回歸通過假設(shè)變量之間的線性關(guān)系，根據(jù)Y=a+bX函數(shù)關(guān)系，之后 通過最小一乘進(jìn)行估計(jì)，從而對(duì)a和b的值進(jìn)行計(jì)算，從而得到變量函數(shù)關(guān)系，將已知的變量值進(jìn)行帶入，從而得到應(yīng)變量數(shù)值。

其二，ANN預(yù)報(bào)法。此種方法屬于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，是以連接學(xué)說為基礎(chǔ)，創(chuàng)建仿生模型，對(duì)權(quán)向量和輸入向量的內(nèi)積進(jìn)行計(jì)算，之后利用神經(jīng)元和非線性對(duì)函數(shù)進(jìn)行傳遞，以此得到標(biāo)量結(jié)果。通過此網(wǎng)絡(luò)，所有神經(jīng)元都能夠充分發(fā)揮自身的作用，分離維向量空間，使其成為兩部分，如果輸入向量已知，利用神經(jīng)元能夠?qū)崿F(xiàn)向量超平位置的精準(zhǔn)判斷。

2、水文蒸發(fā)值計(jì)算

在蒸發(fā)過程中，其會(huì)在土壤含水量不斷減少的過程中不斷降低，蒸發(fā)量和土壤的含水量具有正比例關(guān)系，也就是：

E/EM=KW

其中E表示土壤蒸發(fā)值，EM表示流域蒸散發(fā)能力，K表示比例系數(shù)，W表示此時(shí)刻土壤的含水量。土壤的蒸發(fā)量也能夠通過土壤含水量在時(shí)間的變化幾率進(jìn)表示，也就是：

E=-（dW/dt）

將此公式帶入到上述公式中，整理得到：

-（dw/W）=EMKdt

將C1=-In Wo帶入到此公式中，C1為積分常數(shù)，Wo為計(jì)算初始條件，表示為：

In W-In Wo=-EMKdt

其中K表示常數(shù)，將此公式進(jìn)行分析得到蒸發(fā)計(jì)算公式，得到：

In （W/Wo）=-KEM

通過此公式進(jìn)行蒸發(fā)計(jì)算的時(shí)候，只要掌握土壤初始的水量Wo和流域中實(shí)際測量的蒸散發(fā)能力EM就能夠計(jì)算到不同時(shí)間段土壤含水量。在持續(xù)干旱的時(shí)候，能夠逐日進(jìn)行實(shí)際測量蒸散發(fā)能力之后不斷累加，以此得到需要的含水量。在有徑流和降雨的時(shí)候，還需要逐日進(jìn)行計(jì)算，并且使用水量平衡方程對(duì)每天的土壤含水量進(jìn)行計(jì)算，公式為：

Wo，t+1=Wt+Pt-Rt

Wt為t時(shí)間的含水量，Pt為降雨徑流，Rt為產(chǎn)生的徑流，Wo表示次日初的土壤含水量。

在以上公式中，要想對(duì)土壤含水量進(jìn)行計(jì)算，不僅要知道已知計(jì)算邊界條件和實(shí)際測量的流域蒸發(fā)值，還要對(duì)比例系數(shù)K值進(jìn)行確定。比例系數(shù)K值是通過長期的氣象觀測資料及土壤濕度資料和蒸發(fā)計(jì)算公式得到的，因?yàn)橐巴馔寥烙^測的資料工作較大，所以只能夠得到一個(gè)地點(diǎn)比例系數(shù)。通過以上可以看出來，土壤的最大含水量是土壤的持水量及土壤含水量的差，如果有條件對(duì)土壤的含水量進(jìn)行測試，只需要一次性的將土壤田間的持水量及含水量檢測，從而得到土壤最大含水量和比例系數(shù)K值。

3、實(shí)際應(yīng)用

本文以某縣某水文站為例，通過以上方式對(duì)蒸發(fā)量進(jìn)行檢測，并且和傳統(tǒng)蒸發(fā)計(jì)算的方式進(jìn)行對(duì)比。此水文站的集雨面積為894平方公里，流域中有七個(gè)雨量站，并且分布較為均勻，具有良好的代表性。使用蓄滿流量模型利用電算和其他資料對(duì)水文站實(shí)際測量的十年之間降雨和相應(yīng)的徑流資料進(jìn)行對(duì)比，得到流域最大含水量為100mm，流域蓄水容量曲線指數(shù)為2。表1為兩種不同蒸發(fā)的計(jì)算方式結(jié)果，在計(jì)算過程中的初始條件為流域最大含水量為100mm，7月24-29日沒有降雨，30日開始降雨，從而能夠?qū)?月24-30日的EM值進(jìn)行累加，填入表格中，之后通過蒸發(fā)計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算，為：100/e0.01*52.1=59.39mm，之后對(duì)第十欄中的Wo值進(jìn)行計(jì)算，為59.39+1.4-0=60.79mm，從而能夠得到7月份末的W值，得到初始條件之后繼續(xù)進(jìn)行計(jì)算，還是根據(jù)以上方法進(jìn)行。通過蒸發(fā)物理過程表示，使用此種方法對(duì)土壤蒸發(fā)進(jìn)行計(jì)算滿足蒸發(fā)的實(shí)際情況，能夠有效提高計(jì)算的精度。

4、結(jié)束語

現(xiàn)代的水文計(jì)算和預(yù)報(bào)工作一般都是使用機(jī)械設(shè)備直接得到水文數(shù)據(jù)信息，從而提高水文預(yù)報(bào)的精準(zhǔn)性，通過實(shí)際測量的數(shù)據(jù)，根據(jù)本文的計(jì)算方法，能夠得到精準(zhǔn)的水文蒸發(fā)值，為抗洪搶險(xiǎn)提供一定的便利。

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